Маятниковый акселерометр АК10/4

Внешний вид акселерометра АК10/4 показан на рис. 2.3.5. Акселерометр АК10/4 является однокомпонентным маятниковым акселерометром компенсационного типа с кварцевым торсионным подвесом чувствительной массы и жидкостным заполнением.

Рис. 2.3.5. Акселерометр АК10/4

На рис. 2.3.6 изображена принципиальная схема акселерометра АК10/4. Рамка (1) подвешена на торсионах (2) к корпусу акселерометра и выполняет функцию пробной массы чувствительных элементов (ЧЭ). При наличии ускорения Wx, направленного по оси чувствительности ОХ, появляется инерционный момент, отклоняющий рамку от положения равновесия. Это отклонение преобразуется фотоэлектрическим датчиком угла (3), состоящим из координатного фотодиода ФД19КК и светоплана 3Л107Б (6), в электрический сигнал. Сигнал фотодатчика, зависящий от значения и направления угла отклонения рамки, поступает на вход усилителя обратной связи (4). Торсионы и рамка выполнены из кварцевого стекла и металлизированы для создания электропроводности цепи торсион-рамка подвеса. Выходной ток усилителя, протекая по цепи "подвес - масштабный резистор", взаимодействуют с полем постоянных магнитов (5) датчика компенсации и придает рамке момент, компенсирующий момент силы инерции. Таким образом, значение и знак падения напряжения на масштабном резисторе (от тока компенсации I) является мерой действующего ускорения.

Рис. 2.3.6. Принципиальная схема АК10/4

Технические характеристики акселерометра АК 10/4:

- диапазон измерения – 20 м/с²;

- коэффициент преобразования – (509,4±3,0) мВ×с²/м;

- диапазон частот - не менее 25 Гц;

- смещение нуля - не более 3×10^-3 g;

- напряжение шумов выходного сигнала - не более 50 мВ;

- температурный коэффициент нуля - не более 2×10^-5 °С^-1;

- температурный коэффициент преобразования - не более 6×10^-4 °С^-1;

- нестабильность смещения нуля при однократном включении - не более 4×10^-5 g;

- нестабильность смещения нуля при повторных включениях - не более 5×10^-5 g;

- напряжение питания (15,0±0,1) В;

- рабочая температура (70±1) °С;

- габаритные размеры 38×38×25 мм;

- масса (115±10) г;

- диапазон рабочих температур от минус 50 до плюс 70 °С.

Система термостатирования

СТС предназначена для обеспечения температурного режима работы чувствительных элементов. Этот режим выбирается из соображений улучшения качественно-точностных характеристик чувствительных элементов: смещение нуля, дрейф, масштабный коэффициент и т.д. Оптимальная температура работы чувствительных элементов, в зависимости от условий эксплуатации изделия, находится в пределах от плюс 40 до плюс 65 °С. СТС включает в себя плату управляющей электроники (плата СТС ДНИЯ.421221.016), четыре нагревательных транзистора (НТ) и терморезистор. НТ устанавливаются в непосредственной близости к чувствительным элементам и служат источниками выделения тепловой энергии. Терморезистор устанавливается в центре ИИМ и выполняет функцию термодатчика в цепи обратной связи СТС.

СТС работает в двух режимах:

- форсированный прогрев до рабочей температуры;

- стабилизация рабочей температуры с точностью не менее 1 °С.

СТС начинает функционировать сразу после подачи напряжения питания.

Плата СТС предназначена для управления тепловой мощностью, выделяемой на нагревательных элементах, в зависимости от текущей температуры ИМ, определяемой с помощью терморезистора, установленного в ИМ.

Основные технические характеристики платы СТС:

- стабилизируемая рабочая температура ИМ 40 °С;

- погрешность стабилизации ±2 °С;

-максимальная мощность, выделяемая на нагревательных элементах, 25 Вт;

- напряжение питания 27 В.

Нагревательные транзисторы (четыре транзистора 2Т709А2)

НТ (исполнительные (нагревательные) элементы) являются составной частью системы термостатирования (СТС) и предназначены для преобразования энергии электрического тока в тепло. Исполнительными элементами СТС являются полупроводниковые p-n-p транзисторы 2Т709А2. Выбор транзисторов в качестве нагревательных элементов обусловлен, прежде всего, соображениями простоты реализации схемы управления, так как тепловая мощность, выделяемая на транзисторе, пропорциональна току, протекающему через него. В результате удалось реализовать простейшую и надежную линейную систему термостатирования ИМ. Основные технические характеристики транзистора 2Т709А2:

- максимальный ток коллектора I_K – 10 А;

- максимальное напряжение коллектор-эммитер U_КЭ - 80 В;

- максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе, - 30 Вт;

- максимально допустимая температура корпуса T_К – 100 °С;

- статический коэффициент передачи по току h_21Э - 500 – 30000.

Датчик температуры.

ДТ, используемый в триаде, предназначен для измерения текущей температуры ИМ и выдачи ее в цифровом виде в плату процессора. В вычислителе построена тепловая модель погрешностей чувствительных элементов, и по данным ДТ, идет прогнозирование и оценка тепловых поправок к показаниям чувствительных элементов. ДТ начинает функционировать после получения специализированной команды от вычислителя.